SOI高g值壓阻式加速度傳感器的研制.pdf

1、微機械加速度傳感器是一種重要的慣性測量器件,具有體積小、重量輕、響應快、易于加工等優(yōu)點,目前在國內(nèi)外已有著廣泛的應用,其中高g值加速度計在國防事業(yè)中有著非常重要的應用價值,如硬性目標的侵徹、裝甲的貫穿等。目前國內(nèi)在高g值加速度計方面的研制與國外相比還存在著比較大的差異,并且國外對中國采取技術封鎖,因此開發(fā)出具有抗高過載、高沖擊能力的高g值加速度計對我國的國防建設有著非常重要的意義
　　 本文提出了一種SOI硅片高g值壓阻式加速度

2、傳感器。該加速度傳感器利用SOI硅片的耐高溫、低壓、低功耗等優(yōu)點,有效的提高了壓阻式加速度傳感器的使用環(huán)境；同時采用雙U型梁壓敏電阻,避免了在可動部件上布線,提高了結構的可靠性；利用剛度較大的主懸臂梁,使質量塊在平板內(nèi)震動,極大的提高了結構的諧振頻率,同時進一步保證結構的可靠性。利用扇形質量塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的矩形質量塊,有效的增大了質量塊的重心距離懸臂梁末端的距離,提高了結構的靈敏度。采用SOI硅基制備加速度計的另一個優(yōu)點是,壓敏電阻、參考電

3、阻之間是用介質層(SiO2層)實現(xiàn)電隔離,而不是傳統(tǒng)的PN結電隔離,從而提高了傳感器測量的準確性。采用兩兩相對的單元布局方式,有效的消除結構的橫向靈敏度,進一步提高了結構測量的精度。利用ANSYS軟件模擬分析表明,設計的加速度計具有較高的靈敏度與諧振頻率,具有較大的抗沖擊能力。建立理論模型并利用ANSYS軟件對結構進行模擬分析與驗證。分析表明,加速度計在X軸向、Y軸向靈敏度分別為1.2μv／g、1.18μv／g；諧振頻率分別為479KH